CC BY
2910. СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.20-84* (с Изменениями № 1, 2, 3). - 2013.
11. Рабков Е.К. Проектирование и расчёт оросительных каналов в земляном русле. М. УДН. - 252 с.
12. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Водосливные плотины. - М.: Высшая школа, - 1978. - 352 с.
13. Правила устройства электроустановок.7-е издание. Издательство НЦ ЭНАС. - М. - ,2004.
14. Курганов А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения. - СПб., АСВ. - 1998.
15. ГОСТ 25100-2011.Грунты.Классификация.2012.
16. Белов В.А., Мордвинцевым М.М. Гидротехнические сооружения и строительная механика. - Новочеркасск. - 2015. - 9-25 с.
17. Образовский А.С. и др. Водозаборные сооружения из поверхностных источников. - М.: Стройиздат, - 1976.
18. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. - М.:Издательство АСВ, - 2004.
23.Курганов А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения: Учеб.пособие / Изд-во «АСВ»; СПбГАСУ. -М.; СПб., - 1998.
24.Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М, Лушкин И.А. Водозаборно-очистные сооружения и устройства. М. : Изд-во АСВ, -2008.
25.Бондаренко В.Л., Ылясов А.И., Хецуриани Е.Д., монография «Научно-методологические основы природно-технических систем в использовании водных ресурсов: территории бассейновых геосистем». - Новочеркасск, - 2019.
25.Бондаренко В.Л., Скибин Г.М., Азаров В.Н., Семенова Е.А., Приваленко В.В. Экологическая безопасность в природообу-стройстве, водопользовании и строительстве: оценка экологического состояния бассейновых геосистем: Монография. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), - 2016. - 419 с.
© Е.Д. Хецуриани
Ссылка для цитирования:
Е.Д. Хецуриани. Разработка комьютерной гидрадинамической модели течения потока в ковшовом водозаборе г. Белоярский // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2020. № 4 (34). С. 84-89.
УДК 628.2
ОБРАЗОВАНИЕ И НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ЗАПАХОВ В ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЯХ КАК В ВАЖНЕЙШИХ АРТЕРИЯХ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В.А. Орлов, Е.А. Королева, О.В. Мельник
НИУ МГСУ, г. Москва, Россия
В данной статье рассмотрены причины возникновения дурнопахнущих запахов в городских канализационных сетях и влияние их на жизнедеятельность человека. В подсводном пространстве трубопровода могут беспрепятственно развиваться вирусы и болезнетворные микроорганизмы, способные при непосредственном контакте с человеком нанести непоправимый вред его организму. Описаны причины и характер заболевания человека, вызванные наличием в дурнопахнущих газах болезнетворных бактерий. Установлено, что важным и весьма ответственным мероприятием при изучении влияния дурно-пахнущих запахов на организм человека является проведение микробиологического анализа воздуха с полной видовой идентификацией. Разобраны основные методы микробиологического исследования воздуха. Рассмотрены химические, механические и гидродинамические методы нейтрализации веществ, провоцирующих появление запахов. Ключевые слова: трубопроводные системы, сточные воды, дурнопахнущие запахи, санитарно-эпидемиологические исследования.
FORMATION AND NEUTRALIZATION OF ODOR IN WA TER DISCHARGE NETWORKS AS IN THE MOST IMPORTANT ARTERIES OF LIFE SUPPORT V.A. Orlov, E.A. Koroleva, O.V. Miller
NRU MGSU, Moscow, Russia
In this article, the co-authors consider the causes of the occurrence of foul odors in urban sewer networks and their impact on human life. In the underwater space of the pipeline, viruses and pathogens can develop without hindrance, capable of causing irreparable harm to the body in direct contact with a person. The co-authors describe the causes and nature of human illness caused by the presence of pathogenic bacteria in foul-smelling gases. It has been established that an important and very important measure in the study of the effect of bad-smelling odors on the human body is a microbiological analysis of the air with full species identification. The coauthors analyze the main methods of microbiological air research. Chemical, mechanical and hydrodynamic methods of neutralization of substances that provoke the appearance of odors are considered. Keywords: pipeline systems, waste water, foul-smelling odors, sanitary and epidemiological studies.
Введение
В современном городе одними из наиболее важных жизненных коммуникаций являются трубопроводные системы водоснабжения и водоот-ведения. Они обеспечивают комфорт, санитарные условия жизни населения, безопасность работы промышленных предприятий [1].
По городским канализационным сетям транспортируются различные по составу и свойствам сточные воды (бытовые, производственные, дождевые). Длительное присутствие сточных вод в канализационных сетях провоцирует негативные явления, сопровождающиеся появлением и выходом в атмосферу через люки смотровых колодцев дурнопахнущих запахов
/г.сУх Инженерно-строительный вестник Прикаспия
как реакция на проходящие в воде аэробные и анаэробные биохимические процессы [2]. При этом в подсводном пространстве трубопровода могут беспрепятственно развиваться вирусы и болезнетворные микроорганизмы, способные при непосредственном контакте с человеком нанести непоправимый вред его организму. Чаще всего люди, надышавшиеся таким воздухом, жалуются на возникновение головных болей, тошноту и головокружение. Достаточно часто у них может наблюдаться повышение температуры, а также расстройство желудочно-кишечного тракта. Все это вызывается проникновением в организм человека патогенных микроорганизмов, обитающих в канализационных трубах [3].
Появлению неприятного запаха в канализационной сети может способствовать ряд причин:
- неправильный монтаж канализационных труб; при игнорировании норм монтажа система не может работать нормально; в частности, при прокладке труб с неправильным уклоном сточные воды застаиваются, что способствует отложению на их лотковой части осадков, являющихся причинами появления зловонных запахов и проникновения газов в жилые дома (квартиры);
- неисправности в подвальной части системы канализации зданий и сооружений; при повреждении трубы сточные воды вытекают, издавая резкий и неприятный запах, что ощущается на нижних этажах здания;
- засоры в системе отвода сточных вод и образование различного типа дефектов (рис. 1); они провоцируются сбрасыванием крупногабаритного мусора через сантехнические приборы, не предназначенные для этого; в таком случае не только появляется зловонный запах, но и распространяются патогенные микроорганизмы [4].
с
■
Рис. 1. Иллюстрация засоров в трубе (слева) и ее дефектов в виде трещины (справа)
Часто неприятный запах появляется и в том случае, если при строительстве трубопровода были неправильно смонтированы места изгибов. В соответствии с нормами, они не должны превышать 45 градусов, в противном случае в изгибах трубы могут застаиваться загрязнения, на стенках труб может появиться заиливание [5].
Причиной возникновения засоров могут быть проломы, трещины в трубах, а также их
проседание (см. рис. 1). Этот дефект канализационной системе можно определить при помощи телеинспекии труб (видеодиагностики).
Неприятные запахи выделяются от точечных источников, таких как канализационные насосные станции, вентиляционные вытяжки каналов и коллекторов. Аналогичная проблема появления запахов проявляется и на очистных сооружениях. Это связано с большими площадями поверхностных открытых технологических сооружений (каналы поступающей воды, песколовки, первичные отстойники, илоуплот-нители и т. д.) [6].
За последнее десятилетие объекты московской канализации оказались в плотном кольце развивающейся жилой застройки, что в свою очередь повлекло за собой возросшее количество жалоб от населения на появление неприятных запахов [7]. АО «Мосводоканал» обеспокоено данным обстоятельством и, с целью предотвращения возникновения подобных прецедентов и улучшения качества жизни населения, на предприятии была разработана и в настоящее время широко реализуется «Программа по удалению запахов от сооружений канализации».
На вентиляционных камерах канализационных коллекторов и горловинах колодцев ведется монтаж установок воздухоочистки, предназначенных для молекулярной очистки газовоздушной смеси от загрязнений и канализационных запахов [8].
Материалы и методы исследования биогаза и мест его образования
Биогаз рассматривается как совокупное обозначение газов и летучих компонентов, связанных с брожением и разложением органических веществ и материалов. Основными компонентами биогаза являются: азот (N2), сероводород углекислый газ (СО2), метан (СН4), аммиак (ЫНз), биологические организмы, водяные пары и прочие вещества. Состав и концентрация этих компонентов сильно зависит от времени, состава сточных вод, температуры и рН [9].
В общем и целом, источниками появления и местами концентрации вредного для здоровья человека биогаза в городах и населенных пунктах служат:
- системы канализации и точки доступа к ним;
- сточные воды и ливневые стоки;
- подземные хранилища, погреба;
- болота, заболоченные низины;
- реакторы активного ила;
- отстойники;
- навозные ямы;
- дубильные производства;
- траншеи, ямы вблизи канализационных трасс;
- полигоны сухого ила;
- сухие и затопленные колодцы;
- накопительные емкости;
- реакторы биогазов;
- канализационные насосные станции;
- некоторые почвы;
- утечки попутного и природного газа.
Заболевания людей, такие как туберкулез,
гистоплазмоз, полиомиелит бактериальная дизентерия и обычная простуда в различной степени провоцируются вирусами, которые могут присутствовать во вредных газах, например, вирусы Коксаки А, В, аденовирус, эховирус, рота-вирус [10].
Исследователи отмечают, что биологические материалы и организмы могут вполне успешно существовать в частицах биомассы над поверхностью жидкости (воздушно-капельные взвеси). Особенностью микрофлоры воздушной среды является ее устойчивость к высыханию и воздействию света [11].
Важным и весьма ответственным мероприятием при изучении влияния дурнопахнущих запахов на организм человека является проведение микробиологического анализа воздуха с полной видовой идентификацией.
Санитарно-микробиологическое исследование воздуха можно разделить на 4 этапа:
1) отбор проб;
2) обработка, транспортировка, хранение проб, получение концентрата микроорганизмов (если необходимо);
3) бактериологический посев, культивирование микроорганизмов;
4) идентификация выделенной культуры.
Основными методами микробиологического
исследования воздуха являются седиментация (оседание) и аспирация [12]. Необходимо отметить, что отбор и санитарно-микробиологические исследования воздуха не регламентированы ГОСТ.
Седиментационный метод реализуется в способности микроорганизмов под действием силы тяжести и под влиянием движения воздуха (вместе с частицами пыли и капельками аэрозоля) оседать на поверхность питательной среды в открытые чашки Петри с последующим культивированием в термостате. Определение микробного числа осуществляется по методу Омелянского. В соответствии с ним, за 5 минут на поверхности агара площадью 100 кв. см оседает такое число бактерий, которое присутствует в 10 л воздуха [13].
Аспирационный метод реализуется с помощью специальных аппаратов и основан на принудительном осаждении микроорганизмов из воздуха на поверхность плотной питательной среды или в улавливающую жидкость, например, мясо-пептонный бульон (МПБ), буферный раствор, изотонический раствор хлорида натрия и др.
Причины и характер заболевания человека, вызванные наличием в дурнопахнущих газах бактерий
Причиной многих заболеваний желудочно-кишечного тракта (таких как тиф, паратиф и гастроэнтерит) являются сальмонеллы. Доза инфекции является очень низкой. Например, для развития заболеваний достаточно всего 1001000 бактерий Salmonella typhi. На рис. 2 представлен интенсивный рост колоний сальмонелл на среде Эндо и висмут-сульфит-агаре.
Рис. 2. Иллюстрация интенсивного роста колоний сальмонелл на среде Эндо (слево) и висмут-сульфит-агаре (справа)
Другим возбудителем тяжёлой пищевой интоксикации и поражением нервной системы человека является анаэробная грамположительная бактерия рода клостридий (рис. 3). Например, наличие Clostridium botulinum вызывают тяжелое отравление. В зависимости от дозы токсических веществ от 20 до 70 % пострадавших погибают от паралича дыхания [14].
Рис. 3. Иллюстрация возбудителя ботулизма Clostridium botulinum.
Методы нейтрализации веществ, провоцирующих появление запахов
К методам нейтрализации запахов можно отнести химические, механические и гидродинамические.
К химическим методам снижения численности микроорганизмов в воздухе закрытых объемов применяют следующие средства: химические (обработка реагентами, озоном, двуокисью азота, распыление молочной кислоты и т. д.); механические (пропускание воздуха через специальные фильтры); физические (например, ультрафиолетовое облучение).
В качестве реагентов для бактерицидной обработки можно использовать положительно зарекомендовавший себя на практике препарат «Трублон». Систематическое применение препаратов данной группы позволяет предотвратить биообрастания различных канализацион-
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
ных систем. В частности, «Трублон» быстро и качественно антисептируют любое содержимое выгребной ямы. Также они эффективны для прочистки засорившихся канализационных труб, когда обычные средства не действенны. «Трублон» полностью разлагается, не оседая на стенках канализационных труб и не выделяя токсичных веществ [15].
Также, одним из химических методов для эффективного и быстрого удаления плесени внутри и снаружи помещений (например, насосных станций) служит концентрированное жидкое средство Медеск-ПГ [16]. Средство быстро уничтожает грибы, мхи, лишайники, водоросли, серый налет с бетона, кирпича, камня, межплиточных швов и других минеральных поверхностей.
Механическая прочистка канализационных сетей относится к категории наиболее доступных и простых для устранения засоров (рис. 4, 5). Максимальная рабочая длина очистки механическим методом составляет до 80 м.
Рис. 4. Иллюстрация бывшего в эксплуатации стального механического скребка с расположенными в разбежку зубьями (вид сверху и в профиль)
Рис. 5. Иллюстрация одного из типов механического скребка с резиновым диском для удаления отделившихся от стенки трубы загрязнений
сти трубы и твёрдости в ней отложений. Специальные спирали из закаленной стали определенного профиля позволяют проходить изгибы и повороты трубы.
Гидродинамическую прочистку канализационных сетей можно отнести к наиболее щадящим и передовым методам (рис. 6).
Рис. 6. Иллюстрация гидродинамического метода чистки трубопроводов с разной скоростью струи
В период чистки вода под давлением, которое может варьироваться в достаточно широком диапазоне, подается внутрь трубопровода. Напор воды, создаваемый с помощью специального насоса, передается через шланги на рабочие насадки. Таким образом, производится очистка внутренней поверхности трубы от разнообразных отложений, образующих скопления загрязнений и провоцирующих прохождение биохимических процессов внутри трубопровода под слоем воды. Целостность трубопровода при этом не нарушается. После такой чистки внутренний диаметр трубы восстанавливается до первоначального диаметра, что увеличивает дальнейший срок эксплуатации трубопроводной системы. Метод отличается экологично-стью поскольку в процессе очистки в воду не добавляются химикаты.
Выводы
1. Запах из системы канализации вызывает серьезные проблемы для человека и окружающей природной среды, так как выходящий из сетей и сооружений дурнопахнущий воздух несет в себе большое количество болезнетворных бактерий.
2. Удаление запаха или снижение интенсивности его образования возможно при организации ряда мероприятий, позволяющих предотвратить прохождение активных биохимических процессов путем механической и химической обработки внутренней поверхности трубопроводов, использования систем воздухоочистки и интенсивной вентиляции.
Специальная вращающаяся насадка производит механическое разрушение различных отложений внутри трубы. Скорость вращения регулируется в зависимости от степени засоренно-
Список литературы
1. Кулаков А.А. Экологическая оценка комплекса «водный объект - выпуск очищенных сточных вод» / / Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - № 5. - С. 25-30.
2. Орлов В.А., Квитка Л.А. Водоснабжение: Учебник. - М.: ИНФРА-М, - 2015. - 443 с.
3. Кондакова Г.В. Санитарная микробиология: Текст лекций / Г.В.Кондакова; Яросл. гос. ун-т. - Ярославль: ЯрГУ, - 2005. - 84 с.
4. Сайт ЯСантехник [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://isanshop.ru/elementy/zapah-iz-kanalizacii-v-kvartire-provodim-reviziyu-i-ustranyaem.html , свободный.
5. СП 30.13330.2016 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*.
6. Аликбаева Л.А., Якубова И.Ш., Рыжков А.Л., Лавринова А.А., Сидоров А.А. Гигиеническая оценка условий эксплуатации сооружений городской системы водоотведения Hygiene&Sanitation (Russiаn Journal) 2016(12).
7. Сайт Мосводоканала [Электронный ресурс]. - М.: ОАО Мосводоканал, - Режим доступа: http://www.mosvodokanal.ru/, свободный.
8. Сайт Мосводоканала [Электронный ресурс]. - М.: ОАО Мосводоканал, - Режим доступа: http:// www.mosvodokanal.ru/sewerage/newtechnologies/emissions/ , свободный.
9. Луков С.А. Совершенствование технологии обработки осадков сточных вод крупных городов: дисс. канд. техн. наук. Нижний Новгород, - 2007. - 204 с.
10. Воробьёв А.А.. Медицинская и санитарная микробиология: Учеб. пособие для студ. высш. мед. учеб. заведений - М.: Издательский центр «Академия», - 2003. - 464 с..
11. Сайт TehTab.ru [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tehtab.ru/Guide/GuideTechnologyDrawings/Water SupplyWasteWater/Sewage/SewageGas/ , свободный.
12. Нормативы проведения основных санитарно-бактериологических исследований объектов окружающей среды. Утверждено Заместителем Главного Государственного Санитарного врача СССР В.Е.Ковшило 24 февраля 1983 года N 2671-83.
13. Сайт Канализация [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://kanalizaciya.online/analiz/mikrobiologicheskij-analiz.html , свободный.
14. Основы санитарной микробиологии. Учебно-методическое пособие для студентов медицинских вузов. Авторы: Н.А. Правосудова, В.Л. Мельников/ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный Университет» (ПГУ). - Пенза, - 2013г.
15. Сайт Перхим [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://perhim.ru/trublon-credstvo-dlya-prochistki-kanalizatsii-20-l/, свободный.
16. Сайт Оптэкс [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://pk-optex.ru/catalog/professionalnaya-himiya/dlya-ydaleniya-pleseni-i-gribka/medesk-pg-10-l/ , свободный.
© В.А. Орлов, Е.А. Королева, О.В. Мельник
Ссылка для цитирования:
В.А. Орлов, Е.А. Королева, О.В. Мельник. Образование и нейтрализация запахов в водоотводящих сетях как в важнейших артериях жизнеобеспечения // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2020. № 4 (34). С. 89-92.
УДК 614.7: 546.13.001.6
МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ АЛЕКСАНДРОВСКОГО ВОДОЗАБОРА НА Р. ДОН) Е.Д. Хецуриани
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия
Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия
Водозабор является первым и важным звеном сложной системы водоснабжения, обеспечивающим питание всех водопо-требителей. Занимая головное положение в системе, водозабор имеет определяющую роль в ее функционировании. Современный водозабор для снабжения крупного города представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, оснащенных энергетическим и механическим оборудованием, системой автоматического и телемеханического управления. Такой водозабор должен работать бесперебойно при любых условиях забора воды, существенно изменяющихся по сезонам года.
Город Ростов-на-Дону осуществляет забор воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения при помощи руслового водозабора из р. Дон. В настоящее время возникла необходимость выбора и обоснования метода защиты водозаборных сооружений от донных наносов с проведением экспериментальных исследований. Целью лабораторных исследований являлось изучение минимального задержания донных наносов у водозабора с помощью двойного донного направляющего порога. В статье рассмотрено планирование эксперимента для определения минимального задержания донных наносов у водозабора.
Ключевые слова: Александровский водозабор, Дон, русловой водозабор, экспериментальная установка, донные направляющие пороги, водоприёмный оголовок, доля донных наносов, метод планирование эксперимента, уровни варьирования факторов, линейная модель,уравнение регрессии, критерий Фишера.
MATHEMATICAL MODELING FOR SEARCHING OPTIMAL SOLUTIONS (ON THE EXAMPLE OF ALEXANDROVSK WATER INTAKE ON THE RIVER OF DON) E.D. Khetsuriani
South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. Platova, Novocherkassk, Russia Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia
Water intake is the first and important part of a complex water supply system that provides power to all water users. Occupying the head position in the system, the water intake has a decisive role in its functioning. A modern water intake for supplying a large city is a complex complex of engineering structures equipped with power and mechanical equipment, an automatic and telemechanical control system. Such a water intake must work smoothly under any conditions of water intake that significantly change by season.
The city of Rostov - on-don draws water for domestic drinking water supply using a channel water intake from the don river. Currently, there is a need to choose and justify the method of protecting water intake structures from bottom sediments with experimental studies. The purpose of laboratory research was to study the minimum retention of bottom sediments at the water intake using a double bottom guide threshold.
